Bài 1 sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn – định luật ôm

CHƯƠNG ĐIỆN HỌC BÀI 1: SỰ PHỤ THUỘC CỦA CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN VÀO HIỆU ĐIỆN THẾ GIỮA HAI ĐẦU DÂY DẪN – ĐỊNH LUẬT ÔM Mục tiêu  Kiến thức + Phát biểu phụ thuộc cường độ dòng điện vào hiệu điện hai đầu dây dẫn + Viết biểu thức phụ thuộc I  U + Phát biểu nội dung định luật Ôm + Viết biểu thức định luật Ơm giải thích đại lượng có mặt biểu thức + Trình bày cách tính điện trở R, đơn vị ý nghĩa điện trở  Kĩ + Vận dụng công thức phụ thuộc I  U định luật Ôm để giải tập có liên quan + Vẽ phân tích đồ thị phụ thuộc cường độ dịng điện vào hiệu điện Trang I LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM Sự phụ thuộc cường độ dòng điện vào hiệu điện hai đầu dây dẫn Đồ thị biểu diễn phụ thuộc cường độ dịng Các thí nghiệm chứng tỏ rằng: Cường độ dịng điện điện vào hiệu điện hai đầu dây dẫn đường thẳng qua gốc tọa độ O chạy qua dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện (ứng với U 0, I 0 ) INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Glenda\\ hai đầu dây dẫn AppData\\Local\\Temp\\FineReader12.00\\media\\ Điện trở dây dẫn image11.jpeg" \* MERGEFORMATINET Trị số R không đổi dây dẫn gọi điện trở dây dẫn Kí hiệu điện trở mạch điện: Đơn vị điện trở ôm    1V 1  1A Người ta cịn dùng bội số ơm kilôôm  k  , mêgaôm  M   1k 1000 1M  1000000 Định luật Ôm Cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện đặt vào hai đầu dây dẫn tỉ lệ Điện trở biểu thị mức độ cản trở dịng điện nhiều hay dây dẫn Với hiệu điện thế, dây nghịch với điện trở dây có điện trở lớn gấp lần cường độ dịng điện chạy qua nhỏ nhiêu lần I U R Trong đó: • U đo đơn vị vơn  V  • I đo đơn vị ampe  A  • R đo đơn vị ơm    ĐIỆN TRỞ Biểu thị mức độ cản trở dòng điện nhiều SƠ ĐỒ HỆ THỐNG HÓA QUAN HỆ U VÀ I Tỷ lệ thuận Đồ thị Là đường thẳng qua gốc tọa độ hay dây dẫn ĐỊNH LUẬT ÔM Trang II CÁC DẠNG BÀI TẬP Dạng 1: Định luật Ơm Bài tốn 1: Tính giá trị U, I, R Phương pháp giải Ví dụ: Mắc điện trở R vào hiệu điện 6V cường độ dịng điện chạy qua 0,3A Tính giá trị điện trở R? Hường dẫn giải Bước 1: Xác định đại lượng biết chưa biết Bước 1: Bài cho biết hiệu điện U, cường độ biểu thức định luật ơm dịng điện I yêu cầu tính giá trị điện trở R Bước 2: Vận dụng định luật ôm, rút đại lượng Bước 2: Áp dụng định luật Ơm: cần tính sau thay số tính U U I   R  20    R I Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Cho điện trở R 400 Để cường độ dịng điện chạy qua 1mA Chú ý: Nếu phải mắc vào hiệu điện bao nhiêu? đơn Hướng dẫn giải không Đổi đơn vị: 1mA 1.10 A đơn vị ta 3 Áp dụng định luật Ôm ta có: U I R 1.10 400 0,  V  Bài toán 2: Thay đổi giá trị U, I, R phải đổi đơn vị vị cho phải Phương pháp giải Ví dụ: Khi đặt vào hai đầu dây dẫn hiệu điện 12V cường độ dịng điện chạy qua 0,5A Nếu hiệu điện đặt vào hai đầu dây dẫn tăng lên đến 24V cường độ dịng điện chạy qua bao nhiêu? Hướng dẫn giải Bước 1: Xác định đại lượng đề cho biết Bước 1: Bài cho biết: U 12V ; I 0,5 A;U 24V 1 đại lượng thay đổi đề hỏi I Bước 2: Lập tỉ số đại lượng cần tính trước sau Bước 2: Vì U I tỉ lệ thuận nên: thay đổi dựa vào định luật ôm để rút đại I2 U U 24 lượng cần tính thay số   I I1 , 0,5 1 A  I1 U1 U1 12 Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Khi mắc dây dẫn vào hiệu điện V cường độ dịng điện chạy qua A Để cường độ dịng điện chạy qua dây dẫn 0,5 A phải mắc vào hiệu điện bao nhiêu? Trang Hướng dẫn giải Cách 1: Cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện đặt vào hai đầu dây dẫn Ta có: U1 I1     U 3  V  U2 I2 U 0,5 Cách 2: Ta có I 0,5  A  0,5 I1 , nên U 0,5U1 0,5.6 3  V  Ví dụ 2: Khi mắc điện trở R1 6 vào hiệu điện U cường độ dịng điện chạy qua I1 Thay điện trở R1 điện trở R2 thấy cường độ dịng điện chạy qua I 1,5I1 Tính giá trị R2 ? Hướng dẫn giải Áp dụng định luật Ơm: • Khi mắc điện trở R1 : U I1.R1 • Khi mắc điện trở R2 : U I R2 1,5.I1.R2 R1 Suy ra: I1.R1 1,5.I1.R2  R1 1,5R2  R2  4    1,5 Ví dụ 3: Đặt hiệu điện 12 V vào hai đầu điện trở R 6 Để cường độ Tránh nhầm lẫn: dòng điện chạy qua điện trở tăng thêm A phải tăng hay giảm hiệu điện U tăng thêm nghĩa vôn? cộng thêm vào giá Hướng dẫn giải trị ban đầu Áp dung định luật Ơm, cường độ dịng điện chạy qua dây dẫn: ngược lại U 12 I1   2  A  R Khi cường độ dòng điện chạy qua điện trở tăng thêm A: I I1  2  3  A  Áp dụng định luật Ôm ta có: U I R 3.6 18  V  Vậy hiệu điện U phải tăng thêm V Ví dụ 4: Khi hiệu điện đặt vào hai đầu dây dẫn tăng thêm 40% cường độ dịng điện chạy qua tăng hay giảm phần trăm? Hướng dẫn giải Theo đề U U1  40%U1 U1`  0, 4U1 1, 4U1 Mà I tỉ lệ thuận với U nên I 1, I1 I1  0, I1 I1  40% I1 Tức dòng điện sau tăng thêm 40% so với lúc đầu Bài tập tự luyện dạng Bài tập Câu 1: Khi hiệu điện hai đầu dây dẫn tăng lên lần cường độ dịng điện chạy qua A tăng lên lần B giảm lần C tăng lên lần D giảm lần Trang Câu 2: Khi đặt hiệu điện U vào hai đầu điện trở R dịng điện chạy qua có cường độ I Hệ thức biểu thị định luật ôm? I A U  R U B I  R R C I  U I D R  U Câu 3: Điện trở R dây dẫn A tăng hiệu điện đặt vào hai đầu dây tăng B giảm hiệu điện đặt vào hai đầu dây tăng C không phụ thuộc vào hiệu điện đặt vào hai đầu dây D tăng hiệu điện đặt vào hai đầu dây thay đổi Câu 4: Đơn vị đo điện trở A ốt  W  B ơm    C jun  J  D mét  m  Câu 5: Một bóng đèn lúc thắp sáng có điện trở 12 cường độ dòng điện chạy qua dây tóc bóng đèn 0, 25 A Hiệu điện hai đầu dây tóc bóng đèn A 3V B 4V C 5V D 12V Câu 6: Khi mắc điện trở R 5 vào hiệu điện 10V cường độ dịng điện chạy qua điện trở A 1A B A C 0,5 A D A Câu 7: Đặt hiệu điện vào hai đầu dây dẫn có điện trở R1 2 R2 cường độ dịng điện chạy qua điện trở tương ứng I1 I Biểu thức liên hệ sau đúng? A I1 2 I B I 2 I1 C I1 4 I D I 4 I1 Câu 8: Mắc điện trở R 10 vào hiệu điện 10V Khi tăng hiệu điện lên đến 12V cường độ dịng điện chạy qua điện trở A tăng thêm 0, A B giảm 0, A C tăng thêm 2A D giảm 2A Câu 9: Khi tăng hiệu điện hai đầu điện trở R thêm 20% cường độ dịng điện chạy qua điện trở R A tăng thêm 20% B tăng thêm 120% C giảm 20% D giảm 80% Câu 10: Khi đặt hiệu điện 12V vào hai đầu dây dẫn dịng điện chạy qua có cường độ 6mA Muốn dịng điện chạy qua dây dẫn có cường độ giảm 4mA hiệu điện A 3V B 8V C 5V D 4V Bài tập nâng cao Câu 11: Đặt hiệu điện 6V vào hai đầu điện trở dịng điện qua điện trở có cường độ 0,15A a Tính giá trị điện trở này? b Nếu tăng hiệu điện đặt vào hai đầu điện trở lên thành 8V trị số điện trở có thay đổi khơng? Trị số bao nhiêu? Dịng điện qua có cường độ bao nhiêu? Câu 12: Giữa hai đầu điện trở R1 20 có hiệu điện U 3, 2V a Tính cường độ dịng điện chạy qua điện trở đó? b Giữ nguyên hiệu điện U cho đây, thay điện trở R1 điện trở R2 cho dịng điện qua R2 CĨ cường độ I 0,8 I1 Tính R2 ? Dạng 2: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc cường độ dòng điện vào hiệu điện Trang Bài tốn 1: Tính giá trị U, I, R từ đồ thị Phương pháp giải Bài toán thường cho đồ thị biểu diễn phụ Ví dụ: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc cường độ dòng thuộc cường độ dòng điện (biểu diễn điện chạy qua dây dẫn vào hiệu điện hai đầu dây trục tung) hiệu điện hai đầu điện có dạng hình vẽ Tính điện trở dây dẫn cường trở (biểu diễn trục hồnh) Dựa vào độ dịng điện U 15V giá trị biết đồ thị, ta tính đại lượng đề yêu cầu theo bước sau: Bước 1: Chọn điểm thuộc đồ thị có tọa Hướng dẫn giải độ  U , I  ,đã biết đồ thị U0 Bước 2: Tính điện trở: R  , giá trị R đối I0 với vật dẫn xác định khơng đổi Bước 3: Vận dụng định luật Ơm để tính đại Bước 1: Chọn điểm  U ; I   8;0;  thuộc đồ thị Bước 2: Khi điện trở dây dẫn: U R  40    I 0, Bước 3: Khi hiệu điện U 15V , cường độ dòng điện: U 15 I   0,375  A  R 40 lượng đề u cầu Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Hình vẽ bên đồ thị biểu diễn phụ thuộc cường độ dòng điện vào hiệu Chú ý: Cần để ý đơn vị U I mà đề cho đồ thị để đổi đơn vị cần thiết điện điện trở R Từ đồ thị xác định: a Cường độ dòng điện chạy qua điện trở hiệu điện đặt vào hai đầu V? b Giá trị điện trở R? Hướng dẫn giải a Từ đồ thị ta thấy U 8V I 4mA b Đổi đơn vị: I 4mA 4.10 A U 3 Áp dụng định luật Ôm: I   4.10   R 2000    R R Trang Ví dụ 2: Hình vẽ bên đồ thị biểu diễn phụ thuộc cường độ dòng điện vào hiệu điện hai đầu điện trở R Hãy tìm cường độ dịng điện hiệu điện hai dây dẫn 5, 4V ? Mẹo: Với giá trị suy Hướng dẫn giải từ đồ thị, ta cần lựa chọn Từ đồ thị ta thấy U 8V I 4mA cặp giá trị U , I để tính Đổi đơn vị: I 4mA 4.10 A điện trở trước tính I theo U 3 Áp dụng định luật Ôm: I   4.10   R 2000    R R định luật Ôm U 5, 2, 7.10  A  Khi U 5, 4V  I   R 2000 Ví dụ 3: Khi tiến hành thí nghiệm khảo sát phụ thuộc cường độ dòng điện vào hiệu điện đặt hai đầu vật dẫn kim loại, người ta thu bảng số liệu sau: U (V) 1,0 1,5 2,0 I (A) 0,51 0,74 1,02 a Vẽ đồ thị biểu diễn phụ thuộc I vào U? 2,5 1,25 3,0 1,51 3,5 1,74 4,0 1,99 b Dựa vào đồ thị câu a, tính điện trở vật dẫn bỏ qua sai số phép đo? Hướng dẫn giải a Đồ thị biểu diễn phụ thuộc I vào U có trục tung biểu diễn giá trị I (đơn vị A) trục hoành biểu diễn giá trị U (đơn vị V) b Chọn cặp giá trị đồ thị: U 4V , I 1,99 A Chú ý: Nếu đề nói bỏ qua Bỏ qua sai số phép đo, điện trở vật dẫn: sai số phép đo ta lấy U I   1,99   R 2, 01   R R Ví dụ 4: Hình vẽ bên đồ thị biểu cặp giá trị U, I kết để tính gần giá trị điện trở R diễn phụ thuộc cường độ dòng điện vào hiệu điện hai dây dẫn khác Trang a Từ đồ thị kết hợp với kiến thức học em cho biết điện trở có giá trị lớn (khơng tính điện trở dây dẫn)? b Từ đồ thị, tính điện trở hai dây dẫn kiểm tra lại xem dự đốn em có xác khơng? Hướng dẫn giải a Ta khơng cần tính R1 R2 để so sánh Vẽ đường thẳng nằm ngang ứng với giá trị cường độ dòng điện I hình vẽ Mẹo: Nhìn từ đồ thị ta thấy đồ thị dốc (nằm phía trên) ứng với dây dẫn có điện trở nhỏ Từ hình vẽ ta thấy U1  U  I R1  I R2  R1  R2 3 b Trên đồ thị ta thấy, ứng với I 3mA 3.10 A : U1 3V , U 6V U1 3 Áp dụng định luật Ôm: I   3.10   R1 1000    R1 R1 U I   3.10   R2 2000    R2 R2 Vậy điều dự đoán Bài toán 2: Vẽ lại đồ thị thay đổi giá trị điện trở R Phương pháp giải Đồ thị biểu diễn phụ thuộc I vào U Ví dụ: Hình vẽ đồ thị biểu diễn phụ điện trở đường thẳng qua gốc tọa độ Hai thuộc cường độ dòng điện vào hiệu điện Trang điểm xác định đường thẳng đoạn dây dẫn có điện trở R Hãy vẽ đồ thị Ta có điểm đồ thị điểm gốc O  0;0  ứng với đoạn dây dẫn có điện trở 2R? Vậy ta cần tìm thêm điểm thuộc đồ thị Hướng dẫn giải Bước 1: Tính điện trở từ đồ thị ban đầu Bước 1: Trên đồ thị, U 4V I 0,8 A U0 5    Điện trở: R   I 0,8 Bước 2: Điện trở lúc sau: R 2 R 10    Bước 2: Tính điện trở sau thay đổi Bước 3: Chọn giá trị U, tính giá trị I tương ứng Bước 3: Với U 4V : I   U  0,  A  R 10 Vậy đồ thị ứng với đoạn dây dẫn có điện trở 2R qua điểm I  4;0;  Bước 4: Biểu diễn điểm  I , U  đồ thị Vẽ đồ thị Bước 4: Ta đồ thị ứng với đoạn dây dẫn có điện trở 2R hình vẽ: đường thẳng qua gốc tọa độ điểm vừa xác định Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Hình vẽ bên đồ thị biểu diễn phụ thuộc cường độ dòng điện vào hiệu điện đoạn dây dẫn có điện trở R Hãy vẽ đồ thị ứng với đoạn Trang dây dẫn có điện trở R Hướng dẫn giải U 15    Từ đồ thị ta có U 3V I 0, A  R   I 0, Khi điện trở giảm lần thì: R  R 5    U Khi U 3V I    0,  A  R Đồ thị I - U R qua điểm O  0;0   3;0,  Ta vẽ đồ thị: Bài tập tự luyện dạng Bài tập Câu 1: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc cường độ dòng điện vào hiệu điện hai đầu dây dẫn khơng có đặc điểm sau đây? A Là đường thẳng B Đi qua gốc tọa độ C Hướng lên D Song song với trục tung Câu 2: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn vào hiệu điện hai đầu dây dẫn đó? Câu 3: Trên hình 2.3 có vẽ đồ thị biểu diễn phụ thuộc cường độ dòng điện vào hiệu điện hai điện trở R1 R2 a Từ đồ thị tính trị số điện trở R1 R2 ? Trang 10 b Tính cường độ dịng điện I1 , I tương ứng qua điện trở đặt hiệu điện U 1,8V vào hai đầu điện trở đó? Bài tập nâng cao Câu 4: Hình vẽ bên đồ thị biểu diễn phụ thuộc cường độ dòng điện vào hiệu điện đoạn dây dẫn có điện trở R Hãy vẽ đồ thị ứng với đoạn dây dẫn có điện trở R? Trang 11 ĐÁP ÁN PHẦN NỘI DUNG KIẾN THỨC CHƯƠNG 1: ĐIỆN HỌC BÀI 1: SỰ PHỤ THUỘC CỦA CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN VÀO HIỆU ĐIỆN THỂ GIỮA HAI ĐẦU DÂY DẪN – ĐỊNH LUẬT ÔM Dạng 1: Định luật Ôm 1–A 2–B Câu 1: Chọn A 3–C 4–B 5–A 6–B 7–B 8–A 9–A 10 – D Hiệu điện U cường độ dòng điện I hai đại lượng tỉ lệ thuận Vậy hiệu điện tăng lần cường độ dịng điện chạy qua tăng lên lần Câu 3: Chọn C U Điện trở R dây dẫn tính từ biểu thức R  (rút từ biểu thức định luật Ôm) I thực tế giá trị điện trở R không phụ thuộc vào hiệu diện đặt vào hai đầu dây cường độ dòng điện chạy qua mạch (biểu thức dùng để tính R biết U I) Câu 5: Chọn A U Từ biểu thức định luật Ôm: I   U IR 0, 25.12 3  V  R Câu 6: Chọn B U 10 Áp dụng biểu thức định luật Ôm: I   2  A  R Câu 7: Chọn B U U   R1 R2  Từ biểu thức định luật Ôm ta có:   I 2 I1 U  I2   R2 I1  Câu 8: Chọn A Áp dụng cơng thức định luật Ơm: U 10  I1   1 A    R 10   Cường độ dòng điện tăng thêm 1,  0,  A  U 12 I   1,  A    R 10 (Hoặc ta vận dụng tính tỉ lệ thuận đại lượng U I: Vì U tăng 1, lần  12 /10  nên I tăng 1, lần) Câu 9: Chọn A Cường độ dòng điện I hiệu điện U hai đại lượng tỉ lệ thuận nên tăng hiệu điện hai đầu điện trở R thêm 20% cường độ dịng điện I tăng thêm 20% Câu 10: Chọn D Trang 12 Cường độ dòng điện giảm 4mA  I I1  2  mA   Cường độ dòng điện giảm lần  Hiệu U 12 điện phải giảm lần  U   4  V  3 Câu 11 U U 40    a Áp dụng biểu thức định luật Ôm: I   R   R I 0,15 b Nếu tăng hiệu điện đặt vào hai đầu điện trở lên thành V trị số điện trở khơng thay đổi U R 40; dòng điện qua có cường độ: I    0,  A  R 40 Câu 12 a Áp dụng biểu thức định luật Ôm: I  U 3,  0,16  A  R1 20 U U U 3,  25    b Từ biểu thức định luật Ôm: I   R2   R I 0,8 I1 0,8.0,16 Dạng 2: Đồ thị bĩều diễn phụ thuộc cường độ dòng điện vào hiệu điện Câu 1: Chọn D Đồ thị biểu diễn phụ thuộc cường độ dòng điện vào hiệu điện cho hình vẽ bên, có đặc điểm: Là đường thẳng qua gốc tọa độ hướng lên Câu 2: Chọn C Câu 3: a Từ đồ thị nhận thấy giá trị R1 tương ứng với giá trị U1 4  V  I1 0,  A  ; giá trị R2 tương ứng với giá trị U 4  V  I 0,9  A  U U 40 Áp dụng biểu thức định luật Ôm: I   R  Thay số vào ta tính R1 20 R2   R I Trang 13 U1 1,8  I   0, 09  A   R` 20  U b I    U 1,8 R  I   40 0, 405  A  R2   Câu 4: Từ đồ thị ta có U 1V I 0, A U  R  5    I 0, 4 20 Khi điện trở tăng: R  R      3 Khi U 1V I U  0,15  A  R 20 Đồ thị I – U R qua điểm O  0;0   1;0,15  Ta vẽ đồ thị hình vẽ bên Trang 14